近期，昆明理工大学建筑工程学院李晓琴课题组（结构工程创新研究团队）与南方科技大学海洋系陈建飞团队合作在纤维复合材料（fiber reinforced polymer, FRP）和混凝土界面的动态粘结-滑移理论方面取得突破性进展，填补了FRP-混凝土动态界面行为研究的关键理论空白，为准确分析和预测爆炸、冲击等极端动态荷载下FRP 加固钢筋混凝土（RC）结构的动力响应提供了理论支撑与科学依据。相关成果以“Dynamic bond-slip model for FRP-concrete interface under in-plane shear loads/ FRP-混凝土界面动态粘结-滑移模型”为题，发表于建筑材料领域国际顶级期刊《Construction and Building Materials》上。昆明理工大学为论文的第一通讯单位，第一作者为廖俊智（昆明理工大学结构工程创新团队硕士研究生，获得国家留学基金委、美国加州大学和昆明理工大学资助与支持，现博士就读于加州大学尔湾分校），昆明理工大学建筑工程学院李晓琴教授和南方科技大学讲席教授陈建飞老师为论文的共同通讯作者。研究得到了国家自然科学基金项目、云南省兴滇英才计划-青年人才专项及中国国家留学基金委员会的资助。

FRP加固RC结构的动态响应显著受FRP-混凝土界面动态粘结行为影响，该行为可通过动态荷载下的面内剪切试验研究。虽然针对静态荷载下的FRP-混凝土界面粘结-滑移行为已有广泛且深入的相关研究，但动载下的FRP-混凝土界面行为研究比较有限，即便像界面应变率和滑移率等这类基本界面行为动力特征参数，也尚未得到明确探讨。此外，可靠的动力粘结-滑移模型需在特定破坏模式（即剥离破坏）的控制下进行严谨推导，而现有的动态粘结-滑移模型多基于有限试验样本，且部分试验数据源自非脱粘破坏模态试验样本，存在样本量不足和可重复性差等问题。同时，试验试件的混凝土轴心抗压强度并未涵盖合理的范围。这些因素导致现有的动力粘结-滑移模型之间存在显著差异。

研究首先归纳整理了现有的动态荷载下的FRP-混凝土面内剪切试验数据，选取了具有良好试验可重复性且破坏模式为典型剥离破坏的动力试验作为基准，建立细观尺度有限元（FE）模型，合理引入材料动力增强因子（DIF）（团队先期研究提出的双修正模拟方案，发表于动力学和防护工程领域具有重要影响力的国际学术期刊《International Journal of Impact Engineering》），并通过该基准试验对模型进行验证。随后，开展参数分析，引入FRP 板剥离区域内各单元峰值应变率的平均值，即全局应变率，作为新的FRP-混凝土界面动态特征指标，用以定量描述整个脱粘过程中的动态效应；同时，研究了界面全局应变率与加载端加载速率之间的关系，提出了二者之间的关系模型以方便研究者完成界面动力特征指标标定。

在不同界面全局应变率条件下，在局部粘结应力分布相对稳定的区域，对局部动力粘结-滑移性能展开分析。通过对比不考虑材料动力效应的有限元模拟所得到的粘结-滑移曲线，筛选出基准静态粘结-滑移模型；进而基于动力与静态界面强度及界面剪切模态断裂能的比值，分别获取不同界面全局应变率下的界面动力增强系数（IDIF），最终提出适用于动态面内剪切荷载作用下 FRP-混凝土节点的新型动力粘结-滑移模型。最后，基于推演的动力粘结-滑移模型对动力粘结强度和 FRP 应变分布的理论预测结果与相关动态试验数据进行对比，验证了该模型的可靠性--该模型不仅能够为实际工程提供可靠的界面动态极限强度预测，还能够有效预测动态脱粘过程。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2025.140430 .

以建筑工程学院李晓琴教授为团队负责人的昆明理工大学结构工程创新研究团队，始终将服务云南省经济社会高质量发展作为使命，聚焦既有建筑结构在复杂荷载下加固设计与分析计算的关键瓶颈问题，通过融合土木工程、材料科学、力学与数值模拟等多学科技术手段，开展系统性研究，在材料本构关系优化、结构抗灾加固技术创新等领域取得系列原创性成果，有力推动了结构加固行业理论革新与工程实践发展。

在结构抗灾加固基础理论与技术研发方面，团队针对爆炸、冲击、地震等动态荷载作用下的结构响应机制，突破传统加固技术局限，深化复合材料（如 FRP、ECC）低干预加固技术研究。通过引入塑性退化概念、优化损伤演化规律，解决了传统材料模型仅能刻画软化阶段损伤、无法精准捕捉全塑性变形过程损伤的难题；建立混凝土动态增强系数（DIF）的“双修正” 方案，明确不同应变率下混凝土抗压、抗拉强度的动态提升规律，为动态荷载下混凝土结构的数值模拟提供精准本构支撑，系统揭示荷载条件与结构损伤状态的耦合关系，并攻克 FRP-混凝土界面动态粘结模型难题，完善了复合材料加固结构抗动态荷载的理论体系；同时结合云南山地建筑、隧道工程等地域特色工程需求，开展FRP 、ECC加固 RC 结构、裂损隧道衬砌等应用研究，为极端荷载下基础设施安全防护提供技术支撑，推动加固行业建筑工业化理论升级。

在 FRP 材料性能评价与疲劳寿命研究领域，团队围绕纤维增强聚合物（FRP）在长期循环载荷下的服役性能瓶颈，开展多维度创新研究：通过追踪 FRP 材料损伤演化规律，建立渐进疲劳损伤模型，精准描述疲劳失效过程；系统完成疲劳影响因素（如应变率、环境载荷）与敏感性分析，量化关键参数对疲劳性能的作用机制；提出 FRP 剩余拉伸强度机理模型，构建起涵盖疲劳性能评估、剩余强度预测、寿命估算的完整技术体系。该体系为 FRP 加固结构的抗疲劳设计、长期服役寿命预测及安全评估提供了关键理论与方法支撑，同时也显著提升了 FRP 结构在桥梁、隧道等重大工程中的长期安全性与可靠性，对推动 FRP 材料在土木工程领域的规模化应用具有重要实践意义。昆明理工大学结构工程创新研究团队近年来部分研究成果如下：

[1] Liao J Z, Li X Q*, Chen J F*, et al. Dynamic bond-slip model for FRP-concrete interface under in-plane shear loads [J]. Construction and Building Materials, 2025, 469. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2025.140430.

[2] Zhang T, Li X Q*, Hou Z M*, et al. An improved damage plastic model for RC structure FE modelling under cyclic loading conditions[J]. Engineering Structures, 2025, 322. DOI: 10.1016/j.engstruct.2024.119135.

[3] Bai N N, Li H, Lan C M, et al. Influencing factors and sensitivity analysis for the fatigue of FRP wire based on the progressive fatigue damage model[J]. Composite Structures, 2024, 334. DOI: 10.1016/j. compstruct. 2024.117982.

[4] Li X Q, Chen Q J, Chen J F, et al. Dynamic increase factor (DIF) for concrete in compression and tension in FE modelling with a local concrete model[J]. International Journal of Impact Engineering, 2022, 163. DOI: 10. 1016/j. ijimpeng. 2021. 104079

[5] Bai N N, Li H, Lan C M, et al. Progressive fatigue damage model for FRP wires under longitudinal cyclic tensile loading[J]. Composite Structures, 2021, 278, DOI: 10. 1016/j. compstruct. 2021. 114688

[6] Ding Z D, Wen J C, Li X Q*, et al. Mechanical behaviour of polyvinyl alcohol-engineered cementitious composites (PVA-ECC) tunnel linings subjected to vertical load[J]. Tunnelling and Underground Space Technology, 2020, 95, DOI: 10.1016/j. tust. 2019. 103151.

[7] Bai N N, Li H, Lan C M, et al. Mechanistic model for prediction of the residual tensile strength of FRP wires[J]. Composite Structures, 2022, 282, DOI: 10.1016/j.compstruct.2021.115094

[8] Ma J M, Bai N N, Zhou Y, et al. Generalized hierarchical Bayesian inference for fatigue life prediction based on multi-parameter Weibull models[J]. International Journal of Fatigue, 2022, 162, DOI: 10. 1016/j. ijfatigue. 2022. 106948

[9] Zhang T, Hou Z M*, Chen Q J*, et al. A novel damage model integrated into the elastoplastic constitutive model and numerical simulations of reinforced concrete structures under cyclic loading[J]. Journal of Building Engineering, 2024, 84. DOI: 10.1016/j.jobe.2024.108670.

[10] Zhang T, Hou Z M*, Li X Q, et al. A novel multivariable prognostic approach for PEMFC degradation and remaining useful life prediction using random forest and temporal convolutional network[J]. Applied Energy, 2025, 385. DOI: 10.1016/j.apenergy.2025.125569.

（供稿：建筑工程学院）